KR20170079029A - End cell heater for fuel cell and fuel cell having the same - Google Patents

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KR20170079029A KR1020150189138A KR20150189138A KR20170079029A KR 20170079029 A KR20170079029 A KR 20170079029A KR 1020150189138 A KR1020150189138 A KR 1020150189138A KR 20150189138 A KR20150189138 A KR 20150189138A KR 20170079029 A KR20170079029 A KR 20170079029A
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Abstract

본 발명은 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것으로, 연료전지스택의 양단에 배치되는 엔드셀에 필름 형태의 히터가 배치되어, 연료전지스택의 반응셀 내부에 존재하는 물이 어는 것을 방지할 수 있어, 겨울철 연료전지의 냉시동 시 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있고, 인서트 사출을 통한 컴팩트한 구성이 가능하면서 용이하게 제작할 수 있으며, 엔드셀 히터가 연료전지스택의 셀들이 적층되는 방향으로 동일하게 적층되어 용이하게 결합될 수 있으므로 연료전지스택에 엔드셀 히터를 결합하기 위한 구성이 간단해 질 수 있는 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to an end cell heater for a fuel cell and a fuel cell including the end cell heater, wherein a heater in the form of a film is disposed in an end cell disposed at both ends of the fuel cell stack, It is possible to improve the initial startability and the initial running performance of the fuel cell during the cold start of the fuel cell in the winter and to easily manufacture the fuel cell while allowing a compact configuration through injection of the insert, The present invention relates to an end cell heater for a fuel cell and a fuel cell including the same, which can simplify a structure for joining an end cell heater to a fuel cell stack, .

Description

연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지 {End cell heater for fuel cell and fuel cell having the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an end cell heater for a fuel cell,

본 발명은 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것으로, 연료전지스택의 양단에 배치되는 엔드셀에 히터가 배치되어 연료전지스택의 반응셀 내부에 존재하는 물이 어는 것을 방지할 수 있어, 겨울철 연료전지의 냉시동 시 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있는 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an end cell heater for a fuel cell and a fuel cell including the same, and a heater is disposed in an end cell disposed at both ends of the fuel cell stack to prevent water existing in the reaction cell of the fuel cell stack from freezing. The present invention relates to an end cell heater for a fuel cell and a fuel cell including the end cell heater, which can improve the initial startability and the initial running performance of the fuel cell during the cold start of the fuel cell in winter.

일반적으로 연료전지(Fuel Cell)는 수소의 산화, 환원에 의한 화학에너지를 전기에너지로 바꾸어주는 발전장치로서, 기존의 다른 화학에너지와는 달리 부산물로 배출되는 것이 오직 물(H20)뿐이고 NOx, SOx 및 분진이 거의 없으며, CO2 발생량 감소 및 소음이 거의 없어 차세대 대체 에너지로 각광받고 있다.Generally, a fuel cell is a power generation device that converts chemical energy by oxidation and reduction of hydrogen into electric energy. Unlike other conventional chemical energy, only a water (H 2 0) is discharged as a by-product, , Little SOx and dust, less CO 2 emission and little noise, and are emerging as next generation alternative energy.

이러한 연료전지는 기본적으로 전해질이 함유된 전해질판, 연료극(anode), 공기극(cathode) 및 이를 분리하는 분리판 등으로 구성된 단위전지(cell)로 이루어진다. 그러나 단위전지에서는 통상적으로 0.6~0.8V의 낮은 전압이 생성되므로 도 1과 같이 이 단위전지(30)를 수십장 또는 수백장 적층한 연료전지스택(1)으로 구성하여 원하는 전기 출력을 얻게 된다. 그리고 상기의 전해질이 함유된 전해질판, 연료극 및 공기극을 일체형으로 구성한것이 막-전극 접합체(MEA)이며 이를 분리하는 분리판에는 패턴이 형성되어 있어 각각 연료와 공기가 흐를 수 있도록 되어있다.Such a fuel cell basically consists of a unit cell composed of an electrolyte plate containing an electrolyte, an anode, a cathode, and a separator separating the cathode. However, since a low voltage of typically 0.6 to 0.8 V is generated in a unit cell, as shown in FIG. 1, the unit cell 30 is composed of several tens or hundreds of stacked fuel cell stacks 1 to obtain a desired electric output. A membrane-electrode assembly (MEA) is formed by integrally forming an electrolyte plate containing the electrolyte, a fuel electrode and an air electrode, and a pattern is formed on the separating plate for separating the membrane-electrode assembly (MEA).

또한, 연료전지에 사용되는 연료로는 천연가스, 석유, 석탄가스 및 메탄올 등 다양하며 이는 연료 개질장치를 통해 수소로 전환하여 사용된다.The fuel used in the fuel cell may be natural gas, petroleum, coal gas, or methanol, which is converted into hydrogen through a fuel reformer.

그런데 이와 같이 스택으로 구성되는 연료전지는 단위전지들이 적층된 방향의 가장 바깥쪽에 위치한 단위전지(엔드셀)에서 산소와 수소가 결합하여 발생된 물이 잔존하며, 겨울철에는 차가운 외기 온도로 인해 엔드셀의 내부에서 물이 얼게되고, 이로 인해 엔드셀에서는 전기가 생성되지 않아 연료전지의 초기 시동성 및 발진성이 저하되는 문제점이 있다.
However, in the stacked fuel cell, water generated by the combination of oxygen and hydrogen remains in the outermost unit cell (end cell) in the direction in which the unit cells are stacked, and in the winter, Water is frozen in the inside of the fuel cell, and electricity is not generated in the end cell, thereby deteriorating the initial startability and the gas generating property of the fuel cell.

KR 10-1466507 B1 (2014.11.21)KR 10-1466507 B1 (2014.11.21)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 적은 연료전지스택의 양단에 배치되는 엔드셀에 히터가 배치되어 연료전지스택의 반응셀 내부에 존재하는 물이 어는 것을 방지할 수 있는 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지를 제공하는 것이다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell stack in which a heater is disposed in an end cell disposed at both ends of the fuel cell stack, And an end cell heater for a fuel cell and a fuel cell including the end cell heater.

또한, 히터를 포함한 엔드셀을 인서트 사출을 통해 용이하게 제작할 수 있는 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide an end cell heater capable of easily manufacturing an end cell including a heater through insert injection, and a fuel cell including the end cell heater.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터(1000)는, 판형으로 형성되어 양측에 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(111) 및 공기 유로(112)가 형성되며, 양면을 관통하는 관통공(114)이 형성되는 엔드 플레이트(110); 파이프로 형성되어 양단이 연료 유로(111)에 연결되며, 상기 엔드 플레이트(110)에 고정되는 연료 채널 파이프(120); 파이프로 형성되어 양단이 공기 유로(112)에 연결되며, 상기 엔드 플레이트(110)에 고정되는 공기 채널 파이프(130); 상기 엔드 플레이트(110)와 이격되어 적층 배치되며, 양면을 관통하는 관통공(205)이 형성되는 발열체(200); 상기 엔드 플레이트(110)와 발열체(200)의 관통공(114, 205)들을 관통하도록 삽입되는 집전단자(310)가 일면에 돌출 형성되며, 상기 엔드 플레이트(110)와 마주보는 발열체(200)의 반대측면에 밀착되도록 적층되는 집전판(300); 및 상기 엔드 플레이트(110), 연료 채널 파이프(120), 공기 채널 파이프(130), 발열체(200) 및 집전판(300)이 일체로 결합되도록 하며, 집전판(300)의 일면이 외부로 노출되도록 형성되는 사출 부재(150); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an end cell heater 1000 for a fuel cell according to the present invention includes a fuel channel 111 and an air channel 112 which are formed in a plate shape so as to penetrate both sides of both sides, An end plate (110) on which a through hole (114) is formed; A fuel channel pipe 120 formed at both ends of the pipe and connected to the fuel channel 111 and fixed to the end plate 110; An air channel pipe (130) formed at the both ends of the pipe and connected to the air channel (112) and fixed to the end plate (110); A heating element 200 disposed on the end plate 110 so as to be spaced apart from the end plate 110 and having a through hole 205 passing through both surfaces thereof; A current collecting terminal 310 inserted into the through holes 114 and 205 of the end plate 110 and the heating element 200 is protruded on one side of the heat generating element 200, A collecting plate 300 laminated to be in close contact with the opposite side; And the end plate 110, the fuel channel pipe 120, the air channel pipe 130, the heating element 200, and the current collecting plate 300 are integrally coupled to each other, and one surface of the current collecting plate 300 is exposed An injection member 150 which is formed so as to be able to rotate; And a control unit.

또한, 상기 엔드 플레이트(110), 연료 채널 파이프(120), 공기 채널 파이프(130), 발열체(200) 및 집전판(300)이 결합 또는 적층된 상태에서 사출 부재(150)를 이용해 인서트 사출하여 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The end plate 110, the fuel channel pipe 120, the air channel pipe 130, the heating element 200 and the current collecting plate 300 are inserted or injected using the injection member 150 And is formed integrally.

또한, 상기 발열체(200)의 전극단자(204)들의 단부가 배치된 인출 단자부(210)가 사출 부재(150)의 외부로 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The outgoing terminal portion 210 having the ends of the electrode terminals 204 of the heating element 200 is exposed to the outside of the injection member 150.

또한, 상기 집전판(300)은 인서트 사출에 의해 길이 방향 및 폭 방향의 둘레면이 사출 부재(150)와 접착되어 결합되는 것을 특징으로 한다.In addition, the current collecting plate 300 is characterized in that circumferential surfaces in the longitudinal direction and the width direction are adhered and bonded to the injection member 150 by insert injection.

또한, 상기 엔드 플레이트(110)에는 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)의 양단이 고정되는 파이프 고정부(113)가 형성되는 것을 특징으로 한다.The end plate 110 is formed with a pipe fixing part 113 to which both ends of the fuel channel pipe 120 and the air channel pipe 130 are fixed.

또한, 상기 엔드 플레이트(110) 상에 놓이며, 상기 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)의 중앙부가 엔드 플레이트(110)에 고정 또는 지지되는 파이프 지지부재(140)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The fuel channel pipe 120 and the air channel pipe 130 may further include a pipe support member 140 placed on the end plate 110 and fixed to or supported by the end plate 110 .

또한, 상기 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)가 서로 교차되도록 배치되어, 하나의 파이프 지지부재(140)에 의해 파이프(120, 130)들의 중앙부가 지지되는 것을 특징으로 한다.The fuel channel pipe 120 and the air channel pipe 130 are arranged so as to intersect with each other so that a central portion of the pipes 120 and 130 is supported by one pipe support member 140.

또한, 상기 발열체(200)는, 고정판(200a) 및 상기 고정판(200a)에 부착된 인덕션 코일(200b)을 포함하여 이루어지며, 상기 집전판(300)이 유도가열되어 발열되거나, 유도가열될 수 있는 별도의 발열판이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.The heating element 200 includes a fixing plate 200a and an induction coil 200b attached to the fixing plate 200a. The current collector 300 may be heated by induction heating, And a separate heating plate is further provided.

또한, 상기 인덕션 코일(200b)은 평면 형태로 권취되어 고정판(200a)에 적층되어 부착되는 것을 특징으로 한다.Further, the induction coil 200b is wound in a planar shape and is laminated and attached to the fixed plate 200a.

또한, 상기 인덕션 코일(200b)과 집전판(300) 또는 상기 인덕션 코일(200b)과 발열판은 이격되게 형성되는 것을 특징으로 한다.The induction coil 200b and the current collecting plate 300 or the induction coil 200b and the heating plate are spaced apart from each other.

또한, 상기 엔드 플레이트(110)와 발열체(200) 사이에는 단열시트(400)가 개재되는 것을 특징으로 한다.A heat insulating sheet 400 is interposed between the end plate 110 and the heat generating element 200.

그리고 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터를 포함하는 연료전지(2000)는, 단위전지들이 적층되어 형성되며, 양측에 적층방향으로 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(1110) 및 공기 유로(1120)가 형성된 연료전지스택(1100); 및 상기 연료전지스택(1100)에 결합되되, 상기 단위전지들 중 최외곽에 적층된 단위전지의 외측에 적층되어 유로들이 연결되는 상기 엔드셀 히터(1000); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The fuel cell 2000 including the end cell heater for a fuel cell according to the present invention is formed by stacking unit cells and has a fuel flow path 1110 and an air flow path 1120 formed on both sides in a stacking direction A fuel cell stack 1100; And the end cell heater 1000 coupled to the fuel cell stack 1100 and stacked on the outer side of the unit cells stacked outermost among the unit cells to connect the flow paths; And a control unit.

또한, 상기 엔드셀 히터(1000)가 적층된 외측에 적층되고, 상기 엔드셀 히터(1000)의 연료 유로(151) 및 공기 유로(152)에 각각 연결되도록 양측에 각각 연료 유로(1410) 및 공기 유로(1420)가 형성되며, 상기 엔드셀 히터(1000)의 집전단자(310)가 외부로 노출되도록 형성되는 전기 절연성 재질의 커버(1400); 및 상기 연료전지스택(1100), 엔드셀 히터(1000) 및 커버(1400)가 적층방향으로 밀착되도록, 커버(1400)들에 양단이 결합되는 체결부재(1500); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The end cell heater 1000 is stacked on the outer side of the fuel cell stack 1000 and is connected to the fuel channel 151 and the air channel 152 of the end cell heater 1000, A cover 1400 of an electrically insulating material formed to expose the current collecting terminal 310 of the end cell heater 1000 to the outside, in which a flow path 1420 is formed; And a coupling member 1500 to which both ends of the fuel cell stack 1100, the end cell heater 1000, and the cover 1400 are brought into close contact with each other in the laminating direction; And further comprising:

본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지는, 연료전지스택의 반응셀 내부에 물이 어는 것을 방지할 수 있어 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The end cell heater for a fuel cell and the fuel cell including the fuel cell according to the present invention can prevent water from floating inside the reaction cell of the fuel cell stack, thereby improving the initial starting performance and the initial running performance of the fuel cell.

또한, 필름 형태의 히터를 이용해 컴팩트한 구성이 가능하며, 인서트 사출을 통해 히터를 포함한 엔드셀을 용이하게 형성할 수 있는 장점이 있다.In addition, a compact structure can be realized by using a heater in the form of a film, and an end cell including a heater can be easily formed through insert injection.

또한, 엔드셀 히터가 연료전지스택의 셀들이 적층되는 방향으로 동일하게 적층되어 용이하게 결합될 수 있으므로, 연료전지스택에 엔드셀 히터를 결합하기 위한 별도의 구조를 형성하지 않아도 되는 장점이 있다.
In addition, since the end cell heater can be easily stacked in the same direction in which the cells of the fuel cell stack are stacked, there is an advantage that a separate structure for joining the end cell heater to the fuel cell stack need not be formed.

도 1은 종래의 연료전지를 나타낸 사시도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 엔드셀 히터에서 사출물을 제외한 부분을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 4는 도 3의 조립체가 인서트 사출되어 사출물과 함께 일체로 형성된 본 발명에 따른 연료전지용 엔드셀 히터를 나타낸 조립사시도.
도 5는 도 4의 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 발열체의 일 실시예를 나타낸 평면도 및 단면도.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 발열체의 다른 실시예를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 10은 본 발명에 따른 발열체의 다른 실시예에서 발열체가 단열시트 및 집전체 사이에 배치되어 적층되는 상태를 나타낸 분해사시도.
도 11은 본 발명에 따른 다른 실시예의 발열체를 이용해 형성된 연료전지용 엔드셀 히터를 나타낸 단면도.
도 12 및 도 13은 본 발명의 엔드셀 히터를 포함하는 연료전지를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도.
도 14는 본 발명의 엔드셀 히터를 포함한 연료전지를 나타낸 단면 개략도.1 is a perspective view of a conventional fuel cell.
FIG. 2 and FIG. 3 are an exploded perspective view and an assembled perspective view showing a portion of the end cell heater for a fuel cell according to the present invention, excluding the injection molding.
4 is an assembled perspective view showing an end cell heater for a fuel cell according to the present invention in which the assembly of FIG. 3 is insert-injected and integrally formed with an injection molding.
Fig. 5 is a sectional view of Fig. 4; Fig.
6 and 7 are a plan view and a sectional view showing an embodiment of a heating element according to the present invention.
8 and 9 are an exploded perspective view and an assembled perspective view showing another embodiment of a heating element according to the present invention.
10 is an exploded perspective view showing a state in which a heating element is stacked and disposed between a heat insulating sheet and a current collector in another embodiment of the heating element according to the present invention.
11 is a sectional view showing an end cell heater for a fuel cell formed using a heating element according to another embodiment of the present invention.
12 and 13 are an assembled perspective view and an exploded perspective view showing a fuel cell including the end cell heater of the present invention.
14 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell including an end cell heater according to the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an end cell heater for a fuel cell of the present invention having the above-described configuration and a fuel cell including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 엔드셀 히터에서 사출물을 제외한 부분을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이고, 도 4는 도 3의 조립체가 인서트 사출되어 사출물과 함께 일체로 형성된 본 발명에 따른 연료전지용 엔드셀 히터를 나타낸 조립사시도이며, 도 5는 도 4의 단면도이다.2 and 3 are an exploded perspective view and an assembled perspective view showing a portion of the end cell heater for a fuel cell according to the present invention except for an injection molded product, and FIG. 4 is a cross- 5 is an assembled perspective view showing the end cell heater for a fuel cell, and Fig. 5 is a sectional view of Fig.

도시된 바와 같이 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터(1000)는, 판형으로 형성되어 양측에 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(111) 및 공기 유로(112)가 형성되며, 양면을 관통하는 관통공(114)이 형성되는 엔드 플레이트(110); 파이프로 형성되어 양단이 상기 연료 유로(111)에 연결되며, 상기 엔드 플레이트(110)에 고정되는 연료 채널 파이프(120); 파이프로 형성되어 양단이 상기 공기 유로(112)에 연결되며, 상기 엔드 플레이트(110)에 고정되는 공기 채널 파이프(130); 상기 엔드 플레이트(110)와 이격되어 적층 배치되며, 양면을 관통하는 관통공(205)이 형성되는 발열체(200); 상기 엔드 플레이트(110)와 발열체(200)의 관통공(114, 205)들을 관통하도록 삽입되는 집전단자(310)가 일면에 돌출 형성되며, 상기 엔드 플레이트(110)와 마주보는 발열체(200)의 반대측면에 밀착되도록 적층되는 집전판(300); 및 상기 엔드 플레이트(110), 연료 채널 파이프(120), 공기 채널 파이프(130), 발열체(200) 및 집전판(300)이 일체로 결합되도록 하며, 집전판(300)의 일면이 외부로 노출되도록 형성되는 사출 부재(150); 를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in the figure, the end cell heater 1000 for a fuel cell according to the present invention includes a fuel passage 111 and an air passage 112 which are formed in a plate shape and penetrate both sides of the fuel passage 111 and the air passage 112, 114) are formed; A fuel channel pipe 120 formed at both ends of the pipe and connected to the fuel channel 111 and fixed to the end plate 110; An air channel pipe (130) formed at the both ends of the pipe and connected to the air channel (112) and fixed to the end plate (110); A heating element 200 disposed on the end plate 110 so as to be spaced apart from the end plate 110 and having a through hole 205 passing through both surfaces thereof; A current collecting terminal 310 inserted into the through holes 114 and 205 of the end plate 110 and the heating element 200 is protruded on one side of the heat generating element 200, A collecting plate 300 laminated to be in close contact with the opposite side; And the end plate 110, the fuel channel pipe 120, the air channel pipe 130, the heating element 200, and the current collecting plate 300 are integrally coupled to each other, and one surface of the current collecting plate 300 is exposed An injection member 150 which is formed so as to be able to rotate; . ≪ / RTI >

엔드 플레이트(110)는 판형으로 형성될 수 있으며, 기계적인 강성이 큰 금속 재질로 형성될 수 있다. 그리고 폭보다 길이가 긴 장방형 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 금속이외에도 강성이 큰 다양한 재질로 형성될 수 있다. 엔드 플레이트(110)는 길이방향 양측에 두께방향의 양면을 관통하도록 연료 유로(111) 및 공기 유로(112)가 형성될 수 있으며, 일례로 길이방향 일측에 연료 유로와 공기 유로가 각각 하나씩 형성되고 타측에 연료 유로와 공기 유로가 각각 하나씩 형성될 수 있다.The end plate 110 may be formed in a plate shape, or may be formed of a metal material having a high mechanical rigidity. And a rectangular shape having a length longer than the width, and may be formed of various materials having a large rigidity in addition to metal. The fuel flow path 111 and the air flow path 112 may be formed on both sides in the longitudinal direction of the end plate 110 so as to penetrate both sides in the thickness direction. For example, one fuel flow path and one air flow path may be formed on one side in the longitudinal direction And one fuel flow path and one air flow path may be formed on the other side.

연료 채널 파이프(120)는 상기 연료 유로(111)들이 서로 연결되도록 하는 관으로써, 금속 파이프로 형성되어 상기 엔드 플레이트(110)의 상면에 놓일 수 있다. 또한, 공기 채널 파이프(130)는 상기 공기 유로(112)들이 서로 연결되도록 하는 관으로써, 금속 파이프로 형성되어 상기 엔드 플레이트(110)의 상면에 놓일 수 있다. 이때, 연료 채널 파이프(120)는 단부가 연료 유로(111)와 연결될 수 있으며, 양단이 연료 유로(111)의 상측에 배치되도록 엔드 플레이트(110)의 상면에 돌출 형성된 파이프 고정부(113)에 결합되어 위치가 고정될 수 있다. 마찬가지로 공기 채널 파이프(120)도 단부가 공기 유로(112)에 연결될 수 있으며, 양단이 공기 유로(112)의 상측에 배치되도록 엔드 플레이트(110)의 상면에 돌출 형성된 파이프 고정부(113)에 결합되어 위치가 고정될 수 있다. 또한, 엔드 플레이트(110)에는 중앙측에 두께방향 양면을 관통하도록 관통공(114)이 형성될 수 있으며, 이하에서 기재할 집전판(300)의 집전단자(310)가 관통되도록 삽입되는 부분이다.The fuel channel pipe 120 is a pipe for connecting the fuel channels 111 to each other. The fuel channel pipe 120 may be formed of a metal pipe and may be disposed on the upper surface of the end plate 110. The air channel pipe 130 is a pipe for connecting the air channels 112 to each other. The air channel pipe 130 may be formed of a metal pipe and may be placed on the upper surface of the end plate 110. At this time, the fuel channel pipe 120 may be connected to the fuel channel 111, and the fuel channel pipe 120 may be connected to the pipe fixing part 113 protruding from the upper surface of the end plate 110 such that both ends thereof are disposed above the fuel channel 111 So that the position can be fixed. Similarly, the air channel pipe 120 may be connected to the air channel 112 and may be coupled to the pipe fixing part 113 protruding from the upper surface of the end plate 110 so that both ends of the air channel pipe 120 are disposed on the upper side of the air channel 112. So that the position can be fixed. A through hole 114 may be formed in the end plate 110 so as to penetrate both sides in the thickness direction of the center plate and is inserted into the current collecting terminal 310 of the current collecting plate 300 .

발열체(200)는 전기를 공급받아 열을 발생시킬 수 있는 수단으로서, 일례로 필름 형태로 형성된 필름 히터가 될 수 있으며, 상기 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)에 의해 상기 엔드 플레이트(110)의 상면으로부터 상측에 이격되도록 적층될 수 있다. 그리고 발열체(200) 역시 상기 집전단자(310)가 관통되어 삽입되는 두께방향 양면을 관통하는 관통공(205)이 형성될 수 있다.The heat generating body 200 may be a film heater formed in the form of a film, for example, as means for generating electricity by receiving electricity, and the fuel channel pipe 120 and the air channel pipe 130 may be a film heater, May be stacked so as to be spaced upward from the upper surface of the substrate 110. Also, the heating element 200 may be formed with a through hole 205 passing through both sides in the thickness direction through which the current collecting terminal 310 is inserted.

집전판(300)은 연료전지스택(1100)에서 발생되는 전기를 모아 전달할 수 있도록 하는 부분으로, 전기 전도성 재질인 금속판으로 형성되어 연료전지스택(1100)과 통전될 수 있다. 그리고 집전판(300)에는 일면에 두께방향으로 집전단자(310)가 돌출 형성되어, 집전단자(310)가 엔드 플레이트(110)와 발열체(200)의 관통공(114, 205)들을 관통하도록 삽입되어 결합되며, 집전판(300)의 하측에 발열체(200)가 배치되도록 적층될 수 있다.The collector plate 300 is a portion that collects and transfers electricity generated in the fuel cell stack 1100, and may be formed of a metal plate, which is an electrically conductive material, and may be energized with the fuel cell stack 1100. The current collecting terminal 310 is protruded in the thickness direction on one surface of the collector plate 300 so that the current collecting terminal 310 is inserted into the through holes 114 and 205 of the end plate 110 and the heat emitting body 200 And the heating element 200 may be disposed on the lower side of the current collecting plate 300.

여기에서 사출 부재(150)는 플라스틱 수지 등을 이용한 사출 성형에 의해 형성되는 부분으로, 사출 부재(150)에 의해 엔드 플레이트(110), 연료 채널 파이프(120), 공기 채널 파이프(130), 발열체(200) 및 집전판(300)이 일체로 결합되도록 형성될 수 있다. 그리고 사출 부재(150)는 집전판(300)의 상면이 외부로 노출되도록 형성되어, 연료전지스택(1100)의 반응셀(1100a)에 집전판(300)이 밀착될 수 있도록 엔드셀 히터가 구성될 수 있다. 그리고 사출 부재(150)는 연료 유로(151) 및 공기 유로(152)가 형성되며, 엔드 플레이트(110)의 연료 유로(111)와 대응되는 위치에 연료 유로(151) 및 공기 유로(152)가 형성될 수 있다.The injection member 150 is a part formed by injection molding using a plastic resin or the like and includes an end plate 110, a fuel channel pipe 120, an air channel pipe 130, And the current collector plate 200 and the current collector plate 300 are integrally coupled. The injection member 150 is formed to expose the top surface of the current collecting plate 300 to the outside so that the end cell heater can be configured so that the current collecting plate 300 can be closely attached to the reaction cell 1100a of the fuel cell stack 1100 . The injection member 150 is provided with a fuel passage 151 and an air passage 152 and a fuel passage 151 and an air passage 152 at a position corresponding to the fuel passage 111 of the end plate 110 .

그리하여 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터는 연료전지스택의 적층방향 최외측에 배치된 반응셀의 바깥쪽에 반응셀들의 적층방향과 동일하게 두께방향으로 적층되어 결합될 수 있으므로 엔드셀 히터를 결합하기 위한 별도의 구조 간단하게 형성할 수 있으며, 연료전지스택의 최외곽 반응셀에 밀착되어 반응셀을 가열할 수 있으므로 연료전지스택의 반응셀 내부에서 산소와 연료인 수소가 반응하여 발생된 물이 어는 것을 방지할 수 있어 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 컴팩트한 구성이 가능하며, 큰 열용량을 확보할 수 있어 연료전지스택의 반응셀 내부에 물이 어는 것을 방지할 수 있다.Thus, the end cell heater for a fuel cell of the present invention can be stacked and bonded to the outside of the reaction cell disposed at the outermost side in the stacking direction of the fuel cell stack in the thickness direction same as the stacking direction of the reaction cells, Since the reaction cell can be heated by adhering to the outermost reaction cell of the fuel cell stack, it is possible to prevent the generated water from reacting with oxygen, which is the fuel, in the reaction cell of the fuel cell stack It is possible to improve the initial starting performance and the initial running performance of the fuel cell. In addition, a compact structure is possible, a large heat capacity can be secured, and water in the reaction cell of the fuel cell stack can be prevented from freezing.

여기에서 사출 부재(150)에 의해 일체로 형성되는 엔드 플레이트(110), 연료 채널 파이프(120), 공기 채널 파이프(130) 및 사출 부재(150)를 포함한 것이 엔드셀(100)이 될 수 있으며, 사출 부재(150)에 의해 엔드셀(100)에 일체로 결합된 발열체(200) 및 집전판(300)을 포함한 것이 연료전지용 엔드셀 히터(1000)가 될 수 있다. 그리고 추가로 파이프(120,130)들과 발열체(200) 사이에 개재된 단열시트(400)가 엔드셀 히터(1000)에 포함될 수 있다.The end cell 100 may include an end plate 110 integrally formed by the injection member 150, a fuel channel pipe 120, an air channel pipe 130, and an injection member 150 The endothermic body 200 and the current collecting plate 300 integrally coupled to the end cell 100 by the injection member 150 may be an end cell heater 1000 for a fuel cell. In addition, a heat insulating sheet 400 interposed between the pipes 120 and 130 and the heating element 200 may be included in the end cell heater 1000.

그리고 발열체(200)는 필름 히터로 형성될 수 있으며, 일례로 도 6 및 도 7과 같이 베이스부(201)를 형성하는 금속의 상면에 절연층(202)을 형성하고 그 위에 두 개의 전극단자(204) 및 전극단자(204)에 병렬로 연결되는 복수의 저항체(203)를 형성하고 그 위에 외부 절연층(206)을 형성하여 발열체(200)가 형성될 수 있다. 이때, 중앙부에는 집전판(300)의 집전단자(310)가 관통되도록 관통공(205)이 형성될 수 있다. 또한, 발열체(200)는 일측으로 연장된 형태의 인출 단자부(210)가 형성되어, 전극단자(204)들의 단부가 배치될 수 있다. 6 and 7, the insulating layer 202 may be formed on the upper surface of the metal forming the base 201 and two electrode terminals (not shown) may be formed on the insulating layer 202. [ A plurality of resistors 203 connected in parallel to the electrode terminal 204 and the electrode terminal 204 may be formed and an external insulating layer 206 may be formed thereon. At this time, a through hole 205 may be formed in the central portion so that the current collecting terminal 310 of the current collecting plate 300 is penetrated. The heating element 200 may have a lead terminal portion 210 extending to one side thereof so that the ends of the electrode terminals 204 may be disposed.

또한, 상기 엔드 플레이트(110)와 발열체(200) 사이에는 단열시트(400)가 개재될 수 있다. 즉, 단열시트(400)에 의해 발열체(200)에서 발생하는 열이 엔드 플레이트(110)쪽으로는 잘 전달되지 않고 대부분의 열이 집전판(300)으로 전달되어 집전판(300)을 통해 연료전지스택(1100)을 구성하는 반응셀(1100a)로 전달되도록 할 수 있어 열 손실을 방지할 수 있다. 그리고 단열시트(400)는 발포 실리콘 시트 등과 같은 탄성을 갖는 패드로 형성되어, 적층되어 밀착되도록 결합될 때 필름 형태의 발열체(200)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 단열시트(400)에도 집전단자(310)가 관통할 수 있도록 관통공(410)이 형성될 수 있으며, 단열시트(400)는 전기적인 절연 기능도 할 수 있다. 이때, 단열시트(400)는 파이프(120,130)들과 발열체(200) 사이에 개재되도록 배치될 수 있다.A heat insulating sheet 400 may be interposed between the end plate 110 and the heat generating element 200. That is, the heat generated in the heat generating element 200 by the heat insulating sheet 400 is not transmitted to the end plate 110 but most of the heat is transmitted to the current collecting plate 300, It can be transmitted to the reaction cell 1100a constituting the stack 1100, and heat loss can be prevented. The heat insulating sheet 400 is formed of a pad having elasticity such as a foamed silicone sheet and can prevent the heat generating element 200 in the form of a film from being broken when the heat insulating sheet 400 is stacked and joined closely. The through hole 410 may be formed in the heat insulating sheet 400 so that the current collecting terminal 310 can penetrate through the heat insulating sheet 400. The heat insulating sheet 400 may also function electrically. At this time, the heat insulating sheet 400 may be interposed between the pipes 120 and 130 and the heat emitting body 200.

또한, 상기 엔드 플레이트(110), 연료 채널 파이프(120), 공기 채널 파이프(130), 발열체(200) 및 집전판(300)이 결합 또는 적층된 상태에서 사출 부재(150)를 이용해 인서트 사출하여 일체형으로 형성될 수 있다.The end plate 110, the fuel channel pipe 120, the air channel pipe 130, the heating element 200 and the current collecting plate 300 are inserted or injected using the injection member 150 And may be integrally formed.

즉, 사출 부재(150)는 엔드 플레이트(110)의 일부 또는 전부가 내측에 포함되고, 연료 채널 파이프(120), 공기 채널 파이프(130), 발열체(200) 및 집전판(300)의 상면을 제외한 모두가 내측에 포함되도록 인서트 사출로 형성되어 일체형으로 결합되도록 할 수 있다. 이때, 인서트 사출에 의해 일체형으로 형성됨으로써, 여러 개로 구성되는 부품들이 사출 부재(150)에 의해 접착되어 용이하게 결합 및 고정될 수 있고, 구조가 간단해질 수 있으며, 연료 및 공기가 흐르는 유로나 채널들과 부품들 사이의 기밀이 용이해질 수 있다. 또한, 사출 부재(150)가 부품들 사이에 형성된 공간이나 간극으로 주입되어 굳으므로 부품들이 견고하게 고정될 수 있으며 부품들 간의 절연을 확실하게 할 수 있다. 또한, 엔드 플레이트(110)가 전부 사출 부재(150)의 내측에 포함되도록 인서트 사출되어 형성되면, 사출 부재(150)와 엔드 플레이트(110)가 접착되어 결합된 면이 떨어져 분리되지 않을 수 있으며, 엔드 플레이트(110)의 강성에 의해 사출 부재(150)가 변형되는 것을 방지할 수 있으며, 엔드 플레이트(110)의 절연을 확실하게 할 수 있다.That is, the injection member 150 includes a part or the whole of the end plate 110 on the inner side, and the upper surface of the fuel channel pipe 120, the air channel pipe 130, the heating element 200, It is possible to form an insert injection so that all but the left side are included in the inner side so as to be integrally connected. At this time, by integrally molding by insert injection, the components constituted by several parts can be bonded and fixed by the injection member 150, and the structure can be simplified, and the flow path and the channel The airtightness between the components and the components can be facilitated. In addition, since the injection member 150 is injected into the spaces or gaps formed between the parts and hardened, the parts can be firmly fixed and the insulation between the parts can be ensured. When the end plate 110 is inserted and formed so as to be entirely inside the injection member 150, the injection member 150 and the end plate 110 are adhered to each other, It is possible to prevent the injection member 150 from being deformed by the rigidity of the end plate 110, and the insulation of the end plate 110 can be ensured.

또한, 상기 발열체(200)의 전극단자(204)들의 단부가 배치된 인출 단자부(210)가 사출 부재(150)의 외부로 노출되도록 형성될 수 있다.The outgoing terminal portion 210 having the ends of the electrode terminals 204 of the heating element 200 may be exposed to the outside of the injection member 150.

즉, 상기한 발열체(200)의 전극단자(204)들의 단부가 배치된 인출 단자부(210)가 사출 부재(150)의 외부로 노출되도록 사출 부재(150)가 형성되어, 인출 단자부(210)에 전선 또는 커넥터 등을 연결하기 용이할 수 있다.That is, the injection member 150 is formed to expose the outgoing terminal portion 210 having the ends of the electrode terminals 204 of the heating element 200 to the outside of the injection member 150, It is easy to connect electric wires or connectors.

또한, 상기 집전판(300)은 인서트 사출에 의해 길이방향 및 폭방향의 둘레면이 사출 부재(150)와 접착되어 결합될 수 있다.In addition, the current collecting plate 300 may be bonded to the injection member 150 by circumferential surfaces in the longitudinal direction and the width direction by insert injection.

즉, 인서트 사출을 통해 형성되면 사출 부재(150)가 집전판(300)의 길이방향 및 폭방향의 둘레면에 접착되어 밀착된 상태로 결합되므로, 집전판(300)을 결합하여 고정하기 위한 별도의 구조가 필요 없이 용이하게 사출 부재(150)와 집전판(300)이 결합될 수 있으며, 결합된 면이 밀폐되고 동시에 절연도 이루어질 수 있다.That is, when the injection member 150 is formed through insert injection, the injection member 150 is adhered to the circumferential surface of the current collecting plate 300 in the longitudinal direction and the width direction, The injection member 150 and the current collecting plate 300 can be easily coupled without requiring a structure of the connecting member 150,

또한, 상기 엔드 플레이트(110)에는 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)의 양단이 고정되는 파이프 고정부(113)가 형성될 수 있다.The end plate 110 may be formed with a pipe fixing part 113 to which both ends of the fuel channel pipe 120 and the air channel pipe 130 are fixed.

즉, 엔드 플레이트(110)의 상면에 후크 형태 등 다양한 형태로 파이프 고정부(113)가 형성되어 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)의 양단이 파이프 고정부(113)에 결합되어 고정되도록 할 수 있다. 이때, 연료 채널 파이프(120)의 양단은 연료 유로(111)에 연결되므로 파이프 고정부(113)에 의해 파이프의 단부가 정확한 위치에 고정될 수 있으며, 파이프 고정부(113)도 연료 유로(111)에 인접하여 형성되는 것이 바람직하다. 공기 채널 파이프(130) 역시 마찬가지로 고정될 수 있다.In other words, a pipe fixing part 113 is formed in various forms such as a hook shape on the upper surface of the end plate 110 so that both ends of the fuel channel pipe 120 and the air channel pipe 130 are coupled to the pipe fixing part 113 It can be fixed. Since both ends of the fuel channel pipe 120 are connected to the fuel flow path 111, the end of the pipe can be fixed to the correct position by the pipe fixing part 113, and the pipe fixing part 113 is also connected to the fuel flow path 111 ) Formed on the substrate. The air channel pipe 130 may likewise be fixed.

또한, 상기 엔드 플레이트(110) 상에 놓이며, 상기 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)의 중앙부가 엔드 플레이트(110)에 고정 또는 지지되는 파이프 지지부재(140)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The fuel channel pipe 120 and the air channel pipe 130 may further include a pipe support member 140 placed on the end plate 110 and fixed to or supported by the end plate 110 Lt; / RTI >

즉, 파이프들(120, 130)들이 가늘고 길게 형성될 경우 양측이 파이프 고정부(113)에 의해 지지되어 고정되더라도, 파이프의 중앙부가 아래쪽으로 쳐지거나 사출 시 사출 부재(150)의 유동이나 압력 등에 의해 파이프가 변형될 수 있으므로 파이프들의 중앙부가 고정되거나 지지되도록 파이프 지지부재(140)가 구비될 수 있다. 이때, 파이프 지지부재(140)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 연료 채널 파이프(120)가 엔드 플레이트(110)의 상면에 놓인 상태에서 파이프 지지부재(140)의 하측에 형성된 홈에 연료 채널 파이프(120)가 끼워지도록 하고 파이프 지지부재(140)에 의해 눌린 형태로 파이프 지지부재(140)가 엔드 플레이트(110)의 상면에 놓여 지지될 수 있으며, 그 상태에서 파이프 지지부재(140)의 상측에 형성된 홈에 공기 채널 파이프(130)가 끼워져 지지되도록 할 수 있다. 또는 연료 채널 파이프(120), 공기 채널 파이프(130) 및 파이프 지지부재(140)가 미리 인서트 사출되어 일체로 형성될 수도 있다. 또한, 파이프 지지부재(140)는 엔드 플레이트(110)에 결합되어 위치가 고정될 수도 있다. 그리고 파이프 지지부재(140)에 의해 그 위에 적층되어 놓이는 단열시트(400), 발열체(200) 및 집전판(300)이 지지될 수 있다.That is, even if the pipes 120 and 130 are elongated and elongated, both sides of the pipe 120 may be supported and fixed by the pipe fixing part 113, The pipe support member 140 may be provided so that the center portion of the pipes is fixed or supported. In this case, the pipe supporting member 140 may be formed in various forms. For example, in the state where the fuel channel pipe 120 is placed on the upper surface of the end plate 110, The pipe supporting member 140 can be supported on the upper surface of the end plate 110 in such a manner that the channel pipe 120 is inserted and pressed by the pipe supporting member 140, The air channel pipe 130 may be inserted into the groove formed on the upper side of the air channel pipe 130 and supported. Or the fuel channel pipe 120, the air channel pipe 130, and the pipe support member 140 may be insert-injected and formed integrally. Further, the pipe support member 140 may be fixed to the end plate 110 by being coupled thereto. The heat insulating sheet 400, the heating element 200, and the current collecting plate 300 which are stacked thereon by the pipe supporting member 140 can be supported.

또한, 상기 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)가 서로 교차되도록 배치되어, 하나의 파이프 지지부재(140)에 의해 파이프들(120, 130)의 중앙부가 지지될 수 있다.The fuel channel pipe 120 and the air channel pipe 130 may be disposed to intersect with each other so that the central portion of the pipes 120 and 130 may be supported by one pipe support member 140.

즉, 도시된 바와 같이 파이프들(120, 130)이 서로 높이가 다르게 배치되어 서로 교차하도록 배치될 수 있으며, 하나의 파이프 지지부재(140)를 이용해 파이프들의 중앙부가 지지되도록 할 수 있다.That is, as shown in the drawing, the pipes 120 and 130 may be arranged so that they are disposed at different heights from each other and intersect with each other, and a central portion of the pipes may be supported using one pipe support member 140.

또한, 상기 발열체(200)는, 고정판(200a) 및 상기 고정판(200a)에 부착된 인덕션 코일(200b)을 포함하여 이루어지며, 상기 집전판(300)이 유도가열되어 발열되거나, 유도가열될 수 있는 별도의 발열판이 더 구비될 수 있다.The heating element 200 includes a fixing plate 200a and an induction coil 200b attached to the fixing plate 200a. The current collector 300 may be heated by induction heating, A separate heating plate may be further provided.

이는 상기한 바와 같이 발열체(200) 자체가 가열되도록 저항 발열체 등으로 형성될 수도 있으나, 발열체(200)는 인덕션 방식에 의해 유도가열 되도록 구성되는 것이다. 즉, 일례로 도 8 및 도 9와 같이 인덕션 코일(200b)이 고정판(200a)의 일면에 부착되어 판형으로 형성될 수 있으며, 인덕션 코일(200b)에 의해 집전판(300)이 유도가열될 수 있다. 이때, 집전판(300)은 유도가열이 잘 될 수 있는 페라이트계 금속인 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다. 다른 예로 인덕션 코일(200b)에 의해 유도가열될 수 있는 별도의 발열판이 추가로 구비될 수 있다. 이때, 발열판은 도시되지는 않았으나 집전판과 고정판(200a)의 타면 사이에 개재되어 밀착될 수 있다.As described above, the heating element 200 may be formed of a resistance heating element or the like so that the heating element 200 itself is heated. However, the heating element 200 is configured to be induction-heated by an induction method. For example, as shown in FIGS. 8 and 9, the induction coil 200b may be attached to one surface of the fixing plate 200a and may be formed in a plate shape. The induction coil 200b may induce and heat the current collecting plate 300 have. At this time, the current collecting plate 300 may be formed of stainless steel, which is a ferritic metal that can be easily heated by induction heating. As another example, a separate heating plate that can be induction heated by the induction coil 200b may be additionally provided. At this time, although not shown, the heating plate may be interposed between the current collecting plate and the other surface of the fixing plate 200a to be in close contact with each other.

또한, 상기 인덕션 코일(200b)은 평면 형태로 권취되어 고정판(200a)에 적층되어 부착될 수 있다.In addition, the induction coil 200b may be wound in a planar shape and stacked on the fixed plate 200a.

즉, 도시된 바와 같이 인덕션 코일(200b)은 평면 형태로 권취되어 에폭시 등의 접착제를 이용해 고정판(200a)의 일면에 적층된 형태로 부착될 수 있다. 그리고 인덕션 코일(200b)의 배치 및 고정이 용이하도록 고정판(200a)의 일면에는 돌출된 구획벽(220a)이 형성되어, 구획벽(220a)의 안쪽에 인덕션 코일(200b)이 안정적으로 안치되어 고정될 수 있다. 또한, 인덕션 코일(200b)은 단일 선으로 형성되어 안쪽의 작은 코일부와 바깥쪽의 큰 코일부가 하나로 연결된 형태로 형성될 수 있으며, 이외에도 유도가열에 용이한 형태로 다양하게 형성될 수 있다.That is, as shown in the drawing, the induction coil 200b may be wound in a planar shape and attached to one surface of the fixing plate 200a using an adhesive such as epoxy. A protruding partition wall 220a is formed on one surface of the fixing plate 200a so that the induction coil 200b can be easily arranged and fixed. The induction coil 200b is stably positioned inside the partition wall 220a, . In addition, the induction coil 200b may be formed as a single wire, and may be formed in a shape in which a small coil portion on the inside and a large coil portion on the outside are connected to each other.

또한, 상기 인덕션 코일(200b)과 집전판(300) 또는 상기 인덕션 코일(200b)과 발열판은 이격되게 형성될 수 있다.The induction coil 200b and the current collecting plate 300 or the induction coil 200b and the heating plate may be spaced apart from each other.

즉, 인덕션 코일(200b)에 의해 집전판(300)이 가열되도록 구성되는 경우, 집전판(300)의 열이 직접 인덕션 코일(200b)에 전달되지 않도록 고정판(200a)의 일면에 인덕션 코일(200b)이 부착되어 배치되고 고정판(200a)의 타면이 집전판(300)과 밀착되도록 배치될 수 있다. 그리하여 인덕션 코일(200b)이 열화되는 것을 줄일 수 있어 발열체(200)의 내구성을 향상시킬 수 있다.That is, when the current collecting plate 300 is heated by the induction coil 200b, the induction coil 200b is provided on one surface of the fixing plate 200a so that the heat of the current collecting plate 300 is not directly transmitted to the induction coil 200b. And the other surface of the fixing plate 200a is closely contacted with the current collecting plate 300. [ Thus, the deterioration of the induction coil 200b can be reduced, and the durability of the heating element 200 can be improved.

그리고 집전판(300)의 외부로 노출된 상면이 사출 부재(150)의 상면과 동일한 평면상에 있도록 형성되거나, 사출 부재(150)의 상면보다 상측으로 집전판(300)의 상면이 돌출되도록 형성되어, 엔드셀 히터(1000)가 연료전지스택(1100)에 밀착되도록 결합되었을 때, 집전판(300)이 연료전지스택(1100)에 확실하게 밀착되어 통전이 잘 되도록 할 수 있다.The upper surface of the collecting plate 300 may be formed so that the upper surface exposed to the outside of the collecting plate 300 is flush with the upper surface of the injection member 150 or the upper surface of the collecting plate 300 protrudes above the upper surface of the injection member 150. When the end cell heater 1000 is tightly coupled to the fuel cell stack 1100, the current collecting plate 300 can be firmly brought into close contact with the fuel cell stack 1100 so that the current can be easily supplied.

또한, 상기 발열체(200)와 집전판(300) 사이에는 써멀패드가 개재되어 밀착될 수 있다. 즉, 도시되지는 않았으나 열전도 기능을 향상시킬 수 있도록 써멀패드를 발열체(200)와 집전판(300) 사이에 개재하여 밀착되도록 함으로써, 발열체(200)에서 발생되는 열이 집전판(300)을 통해 연료전지스택(1100)의 반응셀(1100a)로 잘 전달되도록 할 수 있다. 이때, 써멀패드에도 집전단자(310)가 관통할 수 있도록 관통공이 형성될 수 있다.Further, a thermal pad may be interposed between the heating element 200 and the current collecting plate 300 so as to be in close contact with each other. That is, although not shown, a thermal pad is interposed between the heating element 200 and the current collecting plate 300 so as to improve the heat conduction function, so that the heat generated in the heating element 200 flows through the current collecting plate 300 And can be transferred to the reaction cell 1100a of the fuel cell stack 1100 well. At this time, a through hole may be formed in the thermal pad so that the current collecting terminal 310 can penetrate.

그리고 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터를 포함하는 연료전지(2000)는, 단위전지들이 적층되어 형성되며, 양측에 적층방향으로 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(1110) 및 공기 유로(1120)가 형성된 연료전지스택(1100); 및 상기 연료전지스택(1100)에 결합되되, 상기 단위전지들 중 최외곽에 적층된 단위전지의 외측에 적층되어 유로들이 연결되는 상기 엔드셀 히터(1000); 를 포함하여 이루어질 수 있다.The fuel cell 2000 including the end cell heater for a fuel cell according to the present invention is formed by stacking unit cells and has a fuel flow path 1110 and an air flow path 1120 formed on both sides in a stacking direction A fuel cell stack 1100; And the end cell heater 1000 coupled to the fuel cell stack 1100 and stacked on the outer side of the unit cells stacked outermost among the unit cells to connect the flow paths; . ≪ / RTI >

즉, 연료전지(2000)는, 도 12 내지 도 14와 같이 단위전지들인 반응셀(1100a)들이 적층되어 형성된 연료전지스택(1100)에 엔드셀 히터(1000)가 적층되어 형성될 수 있으며, 연료전지스택(1100)의 최외곽에 적층된 반응셀(1100a)에 적층방향과 동일하게 엔드셀 히터(1000)가 적층되어 밀착될 수 있다. 이때, 연료전지스택(1100)에 형성된 연료 유로(1110)와 공기 유로(1120)는 엔드셀 히터(1000)의 연료 유로(111)와 공기 유로(112)에 대응되도록 연결될 수 있다. 이때, 연료전지스택(1100)에는 연료 유로(1110)와 공기 유로(1120) 사이에 냉각 유로가 형성되어 단위전지들로 열교환매체(냉매)가 통과되어 단위전지들을 냉각시킬 수도 있다.That is, the fuel cell 2000 can be formed by stacking the end cell heaters 1000 on the fuel cell stack 1100 in which the reaction cells 1100a, which are unit cells, are stacked as shown in FIGS. 12 to 14, The end cell heater 1000 may be laminated and adhered to the reaction cell 1100a stacked on the outermost side of the cell stack 1100 in the same manner as the stacking direction. The fuel passage 1110 and the air passage 1120 formed in the fuel cell stack 1100 may be connected to correspond to the fuel passage 111 and the air passage 112 of the end cell heater 1000. At this time, a cooling flow path is formed between the fuel flow path 1110 and the air flow path 1120 in the fuel cell stack 1100, so that the unit cells can be cooled by passing the heat exchange medium (coolant).

그리하여 연료전지스택을 구성하는 단위전지들이 적층되는 것과 동일하게 최외곽 반응셀의 외측에 엔드셀 히터를 적층하여 밀착되도록 결합하는 것만으로 연료전지스택에 엔드셀 히터를 설치할 수 있으며, 유로들의 연결을 위한 구조가 간단하여 엔드셀 히터의 설치가 매우 용이한 장점이 있다. 그리고 이와 같이 엔드셀 히터를 이용해 연료전지스택의 엔드셀 내부에 물이 어는 것을 방지할 수 있어 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Thus, the end cell heater can be installed on the fuel cell stack only by stacking the end cell heaters on the outer side of the outermost reaction cells and bonding them together so that the unit cells constituting the fuel cell stack are laminated. So that the installation of the end cell heater is very easy. In this way, water can be prevented from flowing into the end cells of the fuel cell stack by using the end cell heater, thereby improving the initial starting performance and the initial running performance of the fuel cell.

또한, 상기 엔드셀 히터(1000)가 적층된 외측에 적층되고, 상기 엔드셀 히터(1000)의 연료 유로(151) 및 공기 유로(152)에 각각 연결되도록 양측에 각각 연료 유로(1410) 및 공기 유로(1420)가 형성되며, 상기 엔드셀 히터(1000)의 집전단자(310)가 외부로 노출되도록 형성되는 전기 절연성 재질의 커버(1400); 및 상기 연료전지스택(1100), 엔드셀 히터(1000) 및 커버(1400)가 적층방향으로 밀착되도록, 커버(1400)들에 양단이 결합되는 체결부재(1500); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The end cell heater 1000 is stacked on the outer side of the fuel cell stack 1000 and is connected to the fuel channel 151 and the air channel 152 of the end cell heater 1000, A cover 1400 of an electrically insulating material formed to expose the current collecting terminal 310 of the end cell heater 1000 to the outside, in which a flow path 1420 is formed; And a coupling member 1500 to which both ends of the fuel cell stack 1100, the end cell heater 1000, and the cover 1400 are brought into close contact with each other in the laminating direction; As shown in FIG.

즉, 연료전지스택(1100)의 두께방향 양면에 각각 적층되도록 배치되는 2개의 엔드셀 히터(1000)의 두께방향 외측에 절연성 재질의 커버(1400)를 각각 배치하여, 체결부재(1500)를 이용해 2개의 커버(1400), 2개의 엔드셀 히터(1000) 및 연료전지스택(1100)이 적층되는 방향으로 밀착되도록 결합되어 고정되도록 할 수 있다. 이때, 커버(1400)에는 집전단자(310)들이 삽입되어 커버(1400)의 외측으로 집전단자(310)들이 노출될 수 있도록 관통공이 형성될 수 있다. 그리고 2개의 커버(1400) 중 하나의 커버(1400)에는 연료 유로 및 공기 유로에 연결될 수 있는 연통공이 형성될 수 있으며, 다른 하나의 커버(1400)에는 냉각 유로와 연결될 수 있는 연통공이 형성될 수도 있다. 또한, 체결부재(1500)는 두께방향으로 길게 형성된 판형으로 형성될 수 있으며, 양단이 폭방향으로 절곡되어 절곡된 양단이 커버(1400)에 볼트와 같은 체결수단에 의해 결합되어 고정될 수 있다.That is, a cover 1400 made of an insulating material is disposed outside the thickness direction of the two end cell heaters 1000 stacked on both sides in the thickness direction of the fuel cell stack 1100, The two covers 1400, the two end cell heaters 1000, and the fuel cell stack 1100 can be tightly coupled and fixed in a stacking direction. At this time, through holes may be formed in the cover 1400 so that the current collecting terminals 310 are inserted and the current collecting terminals 310 are exposed to the outside of the cover 1400. The cover 1400 of one of the two covers 1400 may be formed with a communication hole that can be connected to the fuel flow path and the air flow path and a communication hole that can be connected to the cooling flow path may be formed in the other cover 1400 have. The fastening member 1500 may be formed in a plate shape elongated in the thickness direction. Both ends of the fastening member 1500 bent in the width direction and bent at both ends may be fastened to the cover 1400 by fastening means such as a bolt.

또한, 연료 유로들의 연결부 및 공기 유로들의 연결부에서 기밀을 유지하도록, 엔드셀 히터(1000)와 연료전지스택(1100) 사이에 가스켓이 개재되어 밀착될 수 있으며, 커버(1400)와 엔드셀 히터(1000)의 사이에도 가스켓이 개재되어 밀착될 수 있다.A gasket may be interposed between the end cell heater 1000 and the fuel cell stack 1100 so as to maintain the airtightness at the connection portion of the fuel flow paths and the connection portion of the air flow paths, 1000, a gasket can be interposed between them.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1000 : 연료전지용 엔드셀 히터
100 : 엔드셀
110 : 엔드 플레이트
111 : 연료 유로 112 : 공기 유로
113 : 파이프 고정부 114 : 관통공
120 : 연료 채널 파이프 130 : 공기 채널 파이프
140 : 파이프 지지부재 150 : 사출 부재
151 : 연료 유로 152 : 공기 유로
200 : 발열체
201 : 베이스부 202 : 절연층
203 : 저항체 204 : 전극단자
205 : 관통공 206 : 외부 절연층
210 : 인출 단자부
200a : 고정판 210a : 관통공
220a : 구획벽 200b : 인덕션 코일
300 : 집전판 310 : 집전단자
400 : 단열시트 410 : 관통공
2000 : 연료전지
1100 : 연료전지스택 1100a : 반응셀
1110 : 연료 유로 1120 : 공기 유로
1400 : 커버 1410 : 연료 유로
1420 : 공기 유로 1500 : 체결부재1000: End cell heater for fuel cell
100: end cell
110: end plate
111: fuel flow passage 112: air flow passage
113: pipe fixing portion 114: through hole
120: fuel channel pipe 130: air channel pipe
140: pipe supporting member 150: injection member
151: fuel flow path 152: air flow path
200: heating element
201: base portion 202: insulating layer
203: resistor 204: electrode terminal
205: through hole 206: outer insulating layer
210:
200a: Fixing plate 210a: Through hole
220a: partition wall 200b: induction coil
300: collector plate 310: collector terminal
400: Heat insulating sheet 410: Through hole
2000: Fuel cell
1100: Fuel cell stack 1100a: Reaction cell
1110: Fuel flow path 1120: Air flow path
1400: Cover 1410: Fuel flow
1420: air channel 1500: fastening member

Claims (13)

판형으로 형성되어 양측에 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(111) 및 공기 유로(112)가 형성되며, 양면을 관통하는 관통공(114)이 형성되는 엔드 플레이트(110);
파이프로 형성되어 양단이 연료 유로(111)에 연결되며, 상기 엔드 플레이트(110)에 고정되는 연료 채널 파이프(120);
파이프로 형성되어 양단이 공기 유로(112)에 연결되며, 상기 엔드 플레이트(110)에 고정되는 공기 채널 파이프(130);
상기 엔드 플레이트(110)와 이격되어 적층 배치되며, 양면을 관통하는 관통공(205)이 형성되는 발열체(200);
상기 엔드 플레이트(110)와 발열체(200)의 관통공(114, 205)들을 관통하도록 삽입되는 집전단자(310)가 일면에 돌출 형성되며, 상기 엔드 플레이트(110)와 마주보는 발열체(200)의 반대측면에 밀착되도록 적층되는 집전판(300); 및
상기 엔드 플레이트(110), 연료 채널 파이프(120), 공기 채널 파이프(130), 발열체(200) 및 집전판(300)이 일체로 결합되도록 하며, 집전판(300)의 일면이 외부로 노출되도록 형성되는 사출 부재(150); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
An end plate 110 formed in a plate shape and having fuel passages 111 and air passages 112 formed on both sides so as to penetrate both sides thereof and having through holes 114 passing through both surfaces thereof;
A fuel channel pipe 120 formed at both ends of the pipe and connected to the fuel channel 111 and fixed to the end plate 110;
An air channel pipe (130) formed at the both ends of the pipe and connected to the air channel (112) and fixed to the end plate (110);
A heating element 200 disposed on the end plate 110 so as to be spaced apart from the end plate 110 and having a through hole 205 passing through both surfaces thereof;
A current collecting terminal 310 inserted into the through holes 114 and 205 of the end plate 110 and the heating element 200 is protruded on one side of the heat generating element 200, A collecting plate 300 laminated to be in close contact with the opposite side; And
The end plate 110, the fuel channel pipe 120, the air channel pipe 130, the heating element 200 and the current collecting plate 300 are integrally coupled to each other so that one surface of the current collecting plate 300 is exposed to the outside. An injection member 150 formed; And an end cell heater for the fuel cell.
제1항에 있어서,
상기 엔드 플레이트(110), 연료 채널 파이프(120), 공기 채널 파이프(130), 발열체(200) 및 집전판(300)이 결합 또는 적층된 상태에서 사출 부재(150)를 이용해 인서트 사출하여 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method according to claim 1,
The end plate 110, the fuel channel pipe 120, the air channel pipe 130, the heating element 200 and the current collecting plate 300 are inserted or injected using the injection member 150, And the end-cell heater for the fuel cell.
제2항에 있어서,
상기 발열체(200)의 전극단자(204)들의 단부가 배치된 인출 단자부(210)가 사출 부재(150)의 외부로 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
3. The method of claim 2,
Wherein the lead terminal part (210) having the ends of the electrode terminals (204) of the heating element (200) is exposed to the outside of the injection member (150).
제2항에 있어서,
상기 집전판(300)은 인서트 사출에 의해 길이 방향 및 폭 방향의 둘레면이 사출 부재(150)와 접착되어 결합되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
3. The method of claim 2,
Wherein the current collecting plate (300) is bonded to the injection member (150) in a circumferential direction in the longitudinal direction and the width direction by insert injection.
제2항에 있어서,
상기 엔드 플레이트(110)에는 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)의 양단이 고정되는 파이프 고정부(113)가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
3. The method of claim 2,
Wherein the end plate (110) is formed with a pipe fixing part (113) to which both ends of the fuel channel pipe (120) and the air channel pipe (130) are fixed.
제2항에 있어서,
상기 엔드 플레이트(110) 상에 놓이며, 상기 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)의 중앙부가 엔드 플레이트(110)에 고정 또는 지지되는 파이프 지지부재(140)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
3. The method of claim 2,
And a pipe support member 140 placed on the end plate 110 and fixed to or supported by the end plate 110 at a central portion of the fuel channel pipe 120 and the air channel pipe 130 Features an end cell heater for fuel cells.
제6항에 있어서,
상기 연료 채널 파이프(120) 및 공기 채널 파이프(130)가 서로 교차되도록 배치되어, 하나의 파이프 지지부재(140)에 의해 파이프(120, 130)들의 중앙부가 지지되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method according to claim 6,
Wherein the fuel channel pipe (120) and the air channel pipe (130) are arranged so as to intersect with each other so that a central portion of the pipes (120, 130) is supported by a single pipe support member heater.
제1항에 있어서,
상기 발열체(200)는,
고정판(200a) 및 상기 고정판(200a)에 부착된 인덕션 코일(200b)을 포함하여 이루어지며,
상기 집전판(300)이 유도가열되어 발열되거나, 유도가열될 수 있는 별도의 발열판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method according to claim 1,
The heating element (200)
A fixed plate 200a and an induction coil 200b attached to the fixed plate 200a,
Wherein the current collecting plate (300) is further provided with a separate heating plate which can be heated by induction heating or induction heating.
제8항에 있어서,
상기 인덕션 코일(200b)은 평면 형태로 권취되어 고정판(200a)에 적층되어 부착되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
9. The method of claim 8,
Wherein the induction coil (200b) is wound in a planar shape and laminated and attached to the fixed plate (200a).
제8항에 있어서,
상기 인덕션 코일(200b)과 집전판(300) 또는 상기 인덕션 코일(200b)과 발열판은 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
9. The method of claim 8,
Wherein the induction coil (200b) and the current collecting plate (300) or the induction coil (200b) and the heating plate are spaced apart from each other.
제1항에 있어서,
상기 엔드 플레이트(110)와 발열체(200) 사이에는 단열시트(400)가 개재되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method according to claim 1,
Wherein a heat insulating sheet (400) is interposed between the end plate (110) and the heat generating element (200).
단위전지들이 적층되어 형성되며, 양측에 적층방향으로 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(1110) 및 공기 유로(1120)가 형성된 연료전지스택(1100); 및
상기 연료전지스택(1100)에 결합되되, 상기 단위전지들 중 최외곽에 적층된 단위전지의 외측에 적층되어 유로들이 연결되는 상기 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 엔드셀 히터(1000); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지.
A fuel cell stack 1100 in which unit cells are stacked and formed, and a fuel passage 1110 and an air passage 1120 are formed on both sides so as to penetrate both sides in a stacking direction; And
The end cell heater (1000) according to any one of claims 1 to 11, which is coupled to the fuel cell stack (1100) and is stacked on the outer side of the unit cells stacked at the outermost of the unit cells, ; And a fuel cell.
제12항에 있어서,
상기 엔드셀 히터(1000)가 적층된 외측에 적층되고, 상기 엔드셀 히터(1000)의 연료 유로(151) 및 공기 유로(152)에 각각 연결되도록 양측에 각각 연료 유로(1410) 및 공기 유로(1420)가 형성되며, 상기 엔드셀 히터(1000)의 집전단자(310)가 외부로 노출되도록 형성되는 전기 절연성 재질의 커버(1400); 및
상기 연료전지스택(1100), 엔드셀 히터(1000) 및 커버(1400)가 적층방향으로 밀착되도록, 커버(1400)들에 양단이 결합되는 체결부재(1500); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지.13. The method of claim 12,
The end cell heater 1000 is stacked on the outer side and is connected to the fuel channel 151 and the air channel 152 of the end cell heater 1000. The fuel channel 1410 and the air channel A cover 1400 of an electrically insulating material formed to expose the current collecting terminal 310 of the end cell heater 1000 to the outside; And
A fastening member 1500 to which both ends of the fuel cell stack 1100, the end cell heater 1000, and the cover 1400 are brought into close contact with each other in the stacking direction; Wherein the fuel cell further comprises a fuel cell.
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